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ツール使用arXiv:2606.30632

GROW$^2$: ロボットの道具使用における「何を」「どこで」の接地

GROW$^2$: Grounding Which and Where for Robot Tool Use

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ロボットが既存の道具を別の用途に使う際、物体の部品を手がかりに、言語モデルで道具と対象を選び、視覚モデルで正確な3D領域を特定する手法を提案。ベンチマークと実機実験で優位性を示した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- ロボットが道具を使う際に、オープンワールドのaffordance groundingを実現する手法GROW$^2$を提案。 - 自然言語指示から適切な物体を道具として選択し、その作用領域を特定する。 - 物体パーツを抽象化として利用し、意味論的・幾何学的な階層的グラウンディングを行う。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来のデータ集約的なend-to-end学習を必要とせず、VLMの常識推論とvision foundation modelを組み合わせる。 - 既存のaffordance predictionベンチマークでstate-of-the-artを上回る。 - オープンカテゴリ物体へのzero-shot汎化を実現し、シミュレーションと実世界のロボット道具使用実験でベースラインを凌駕。

3. 技術・手法の肝は?

- 意味論的レベル:VLMが自然言語指示を解析し、道具として適切な物体を選択、道具と対象物のタスク関連パーツを特定。 - 幾何学的レベル:vision foundation modelが選択されたパーツを単一のRGB-D画像から正確な3D領域にグラウンディング。 - 物体パーツを自然な抽象化として利用し、階層的に処理を分割。

4. どうやって有効だと検証した?

- 確立されたaffordance predictionベンチマークで評価し、state-of-the-artベースラインを上回る性能を確認。 - オープンカテゴリ物体に対するzero-shot汎化を検証。 - シミュレーションおよび実世界のロボット道具使用実験でベースラインを上回ることを確認。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- Vision-Language Models (VLMs) を利用したロボットのaffordance groundingに関する研究。 - Vision foundation model をロボットタスクに応用した研究。 - ロボットの道具使用におけるopen-world affordance groundingの既存ベンチマーク。

※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。

著者: Yuhong Deng, Yuyao Liu, David Hsu

分類: cs.RO, cs.AI, cs.CV

原文アブストラクト

Can the robot use a plate to cut a cake if no knife is available? Tool use greatly expands robot capabilities, but to use tools creatively beyond their intended functions, the robot faces the challenge of $\textit{open-world affordance grounding}$: select an open-category object to act as a tool and localize its specific region of action. To this end, we introduce GROW$^2$ (GROunding Which and Where), which leverages object parts as a natural abstraction to split the grounding process hierarchically into semantic and geometric levels, thus bypassing the need for data-heavy, end-to-end training. Semantically, GROW$^2$ harnesses the commonsense reasoning of Vision-Language Models (VLMs) to parse a natural-language task instruction, select a suitable object as the tool, and identify task-relevant parts on the tool and the target object. Geometrically, vision foundation models then ground the selected parts into precise 3D regions from a single RGB-D image. Experiments on established benchmarks show that GROW$^2$ outperforms state-of-the-art baselines on affordance prediction benchmarks. Further, it achieves zero-shot generalization over open-category objects and outperforms baselines in both simulated and real-world robot tool use experiments.

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